Was ist PCBA
Die vollständige Bezeichnung PCBA lautet Printed Circuit Board Assembly, d. h. Leiterplattenmontage, und bezieht sich auf die Montage von elektronischen Bauteilen, Steckverbindern, Steckverbindungen, digitalen Logikgattern, Mikrosteuereinheiten usw. auf einer Leiterplatte, die dann durch eine Reihe von Verfahren wie Löten und Stecken zu einem vollständigen Funktionsmodul eines Elektronikprodukts zusammengefügt wird.
Was sind die üblichen Komponenten auf der Leiterplatte?
1) Passive Komponenten
- Widerstände (Widerstand)
Funktion: Begrenzung der Stromgröße, Spannungsnebenschluss
Gängige Typen: Kohleschichtwiderstände (wirtschaftlich und praktisch), Metallschichtwiderstände (höhere Präzision), drahtgewickelte Widerstände (Hochleistungsanwendungen), Chipwiderstände (SMD, moderner Mainstream)
Identifikationstechniken: Farbring-Code:4-6 Farbringe zur Angabe des Widerstandswertes und der Genauigkeit, Chip-Code: 3-4 Ziffern zur Angabe des Widerstandswertes
Schaltkreissymbol: Rechteckiges Kästchen oder gewellte Linie
- Kondensator (Kondensator)
Funktion: Energiespeicherung, Filterung, Kopplung
Gängige Typen: Elektrolytkondensatoren (große Kapazität, Polarität), Keramikkondensatoren (gute Hochfrequenzeigenschaften), Tantalkondensatoren (geringe Größe, hohe Stabilität), Folienkondensatoren (hohe Präzision)
Kennzeichnung des Stromkreises: Anfang "C" (z. B. C1, C2)
Auswahlpunkte: Kapazitätswert, Stehspannungswert, Temperaturkoeffizient
- Induktor (Induktor)
Funktion: Filterung, Energiespeicherung, Stromstabilisierung
Hauptkategorien: Hohlspulen (Hochfrequenzanwendungen), Ferritdrosseln (Entstörung), Chipdrosseln (platzsparend), Leistungsdrosseln (Hochstrom)
Kennzeichnung des Stromkreises: "L"-Anfang (wie L1, L2)
2. halbleitertechnische Geräte
- Diode (Diode)
Funktion: unidirektionale Leitfähigkeit, Spannungsstabilisierung, lichtemittierend
Gängige Typen: Gleichrichterdioden (z. B. 1N4007), Spannungsreglerdioden (z. B. 1N4742), Schottky-Diode (geringer Abfall), LED (Leuchtdiode), TVS-Dioden (antistatisch)
Kennzeichnung der Schaltung: "D" beginnend
- Transistor (Transistor)
Funktion: Signalverstärkung, Schaltsteuerung
Haupttypen: Transistor (BJT), Feldeffektröhre (MOSFET), IGBT (Hochleistungsschalter)
Gehäuse: TO-92 (geringe Leistung), TO-220 (mittlere Leistung), SOT-23 (SMD)
3. integrierte Schaltungen
- Analog-IC
Operationsverstärker, Spannungsregler, Datenwandler (ADC/DAC)
- Digitale ICs
Mikrocontroller (MCU)
Speicher (Flash, RAM), Logikgatterschaltungen
- Mixed-Signal-ICs
Drahtlose Transceiver-Chips, Sensorschnittstellen-ICs
4. andere wichtige Komponenten
- Steckverbinder
Stiftleiste/Buchse, USB/HDMI-Schnittstelle, Board-to-Board-Anschluss
- Schutzkomponenten
Sicherungen, Varistoren, Gasentladungsröhren
- Elektromechanische Komponenten
Relais, Schalter, Buzzer
Welche Zertifizierungen sind für Komponenten erforderlich?
Spezifische Zertifizierungsanforderungen für verschiedene Arten von Komponenten
Integrierte Schaltungen:Die Zertifizierung des Informationssicherheits-Managementsystems nach ISO/IEC 27001 ist erforderlich, um sicherzustellen, dass Entwurf und Herstellung den einschlägigen Normen entsprechen.
Kondensatoren und Widerstände:Die RoHS-Zertifizierung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass sie keine gefährlichen Stoffe enthalten.
Steckverbinder:Eine UL-Zertifizierung oder eine andere elektrische Sicherheitszertifizierung ist erforderlich, um die Sicherheit bei der Verwendung zu gewährleisten.
LED-Komponenten: Sicherheits- und Leistungszertifizierungen sind erforderlich, um die Konformität bei Beleuchtungs- und Anzeigeanwendungen zu gewährleisten.
Halbleiterbauelemente: müssen für die Verwendung in der Automobilelektronik nach AEC-Q100 zertifiziert sein.
Sensoren: Es können branchenspezifische Zertifizierungen erforderlich sein, z. B. ISO 13485 für medizinische Elektronik
Diese Zertifizierungen gewährleisten nicht nur die Qualität und Sicherheit des Produkts, sondern tragen auch dazu bei, dass das Produkt auf dem Markt konform ist.
Die Rolle der gemeinsamen Komponenten auf der Leiterplatte
1.widerstand (Widerstand)
Kernfunktionen: Strombegrenzung, Spannungsverteilung, Signalregelung
Typische Anwendungen: Bereitstellung der entsprechenden Vorspannung für den Transistor, in der Sensorschaltung zur Anpassung des Signalpegels, als strombegrenzende LED-Schutzkomponenten
2Kondensator
Kernfunktionen: Energiespeicherung, Rauschfilterung, Signalkopplung
Typische Anwendungen: Filterung von Stromversorgungsschaltungen (zur Eliminierung der Restwelligkeit), Signalkopplung in Audioschaltungen, Entkopplung von Stromversorgungsanschlüssen digitaler ICs
3. induktor
Kernfunktionen: Energiespeicherung, Hochfrequenzfilterung, Stromstabilisierung
Typische Anwendungen: Energieumwandlung bei Schaltnetzteilen, Impedanzanpassung in HF-Schaltungen, die wichtigsten Komponenten von EMI-Filtern
4. die Diode (Diode)
Hauptfunktionen: Einweg-Leitfähigkeit, Spannungsregelung, Stromkreisschutz
Typische Anwendungen: AC-DC-Gleichrichter-Schaltung, Überspannungsschutz TVS-Diode, um die Leistung Rückwärts-Schutzschaltung zu verhindern
5. der Transistor (Transistor)
Kernfunktionen: Signalverstärkung, elektronisches Schalten, Stromregelung
Typische Anwendungen: Verstärkung von Audiosignalen, digitale Logikschaltungen, Steuerung von Motorantrieben
6. integrierte Schaltung (IC)
Kernfunktionen: Realisierung von komplexen elektronischen Funktionen
Typische Anwendungen: Mikrocontroller (Systemsteuerungskern), Operationsverstärker (Signalverarbeitung), Leistungsmanagement-ICs
7. elektromechanische Bauteile
Schalter: Ein/Aus-Steuerung des Stromkreises
Steckverbinder: elektrische Verbindung zwischen Modulen
Relais: kleiner Strom zur Steuerung eines großen Stroms
Melde- und Alarmkomponenten
LED: visuelle Anzeige des Arbeitsstatus
Summer: akustische Alarmanzeige
8.Schutzkomponenten
Sicherung: Überstromschutz
Varistor: Überspannungsschutz
Gasentladungsröhre: Blitzschutz
9.Sensor-Komponenten
Temperatursensor: Umweltüberwachung
Fotowiderstand:Erkennung der Lichtintensität
Beschleunigungssensor: Bewegungserfassung
Wie man PCB-Komponenten schnell identifiziert
Achten Sie auf die Kennzeichnung: Buchstaben + Zahlen neben der Bauteilnummerierung
Sehen Sie sich das Paket an: verschiedene Komponenten haben eine typische Paketform
Messparameter: Verwendung eines Multimeters zur Messung der grundlegenden Merkmale des
Prüfen Sie die Informationen: gemäß den Spezifikationen der Modellabfrage
PCB auf den gemeinsamen Bauteilsymbolen
Zu den gängigen Bauteilsymbolen auf der Leiterplatte gehören Widerstand (R), Kapazität (C), Induktivität (L), integrierte Schaltkreise (IC), Dioden (D), Transistoren (Q), Transformatoren (T) und so weiter.
Symbole für Zeichenschaltpläne
1. grundlegende elektrische Symbole
- Stromversorgungskategorie
AC: Wechselstrom-Symbol (gewellte Linie)
DC: Gleichstromsymbol (gerade Linie + gepunktete Linie)
G: Generator-Symbol (Kreis mit G)
- Schutzvorrichtungen
FU: Sicherung (rechteckiger Mittelbruch)
FF: Fallende Sicherung (Rechteck mit Schrägstrich)
FV: Spannungsbegrenzende Schutzeinrichtung (Rechteck mit Pfeil)
2. die Symbole der Steuergeräte
- Kategorie wechseln
QS: Trennschalter (Slash disconnect)
QF: Leitungsschutzschalter (mit Auslösesymbol)
SB: Drucktastenschalter (Halbkreisanschluss)
- Relais
KA: Sofortiges Relais (mit Blitz im Kasten)
KT: Zeitrelais (mit Uhr im Kasten)
KH: Thermorelais (mit gewellten Linien im Kasten)
3.die Symbole der Messgeräte
- Basiszähler
PA: Amperemeter (A im Kreis)
PV: Spannungsmesser (V im Kreis)
PPF: Leistungsfaktor-Messgerät (cosφ im Kreis)
- Messung der Elektrizität
PJ: Aktiver Zähler (Wh im Kreis)
PJR: Blindleistungsmesser (VARh im Kreis)
4. motor und antrieb
- Elektromotor
M: Allgemeines Symbol für Elektromotor (M im Kreis)
MS: Synchronmotor (Doppelkreis)
MA: Asynchronmotor (mit Schrägstrich im Kreis)
- Betätigungselement
YV: Magnetventil (Rechteck mit gewellter Linie)
YM: Motorisiertes Ventil (Rechteck mit Getriebe)
YE: elektrischer Antrieb (Rechteck mit Pfeil)
5. signalgebendes Gerät
- Anzeigelampe
HR: rotes Licht (durchgezogener Kreis mit H)
HG: grünes Licht (durchgezogener Kreis mit G)
HY: Gelbes Licht (durchgezogener Kreis mit Y)
- Signalgeber
HA: Akustisches Signal (Hupensymbol)
HS: Lichtsignal (Blitzsymbol)
HP: Lichtzeichen (Rechteck mit Text darin)
6. spezielle Komponentensymbole
- Sensor-Typ
BL: Füllstandssensor (trapezförmig mit Wellenlinien)
BT: Temperatursensor (Rechteck mit Thermometer)
BV: Geschwindigkeitssensor (Rechteck mit Tachometer)
- Leistungselektronik
UR: Thyristor-Gleichrichter (dreieckig mit Tor)
UI: Wechselrichter (Rechteck mit bidirektionalem Pfeil)
UF: Wechselrichter (Rechteck mit Frequenzsymbol)
7. die Verdrahtung und die Anschlussgeräte
- Anschlussgeräte
XT: Klemmleiste (kreisförmige Anordnung der Punkte)
XB: Anschlusslaschen (rechteckige Anschlussdrähte)
XP/XS: Steckdose (konkaves Stumpfsymbol)
- Sammelschienensystem
W: DC-Sammelschiene (dicker Volldraht)
WV: Spannung Mini-Sammelschiene (gestrichelte Linie)
WCL: Schließende kleine Sammelschiene (mit Schaltersymbol)
Die Beherrschung dieser Symbole ist die Grundlage für das Verständnis von Schaltplänen, und mit etwas Erfahrung werden Sie in der Lage sein, eine Vielzahl komplexer elektrischer Zeichnungen schnell zu interpretieren.
PCB-Komponenten-Layout und Verdrahtungsdesign
1. grundlegende Prinzipien der Komponentenanordnung
- Strategische Priorität Layout
Ordnen Sie zunächst den Kern-IC und große Komponenten (wie Prozessoren, FPGA) an.
Dann ordnen Sie wichtige periphere Schaltungen (Taktschaltungen, Leistungsmodule)
Schließlich ordnen Sie kleine passive Bauteile (Widerstände, Kondensatoren usw.) an.
- Layout zur Optimierung des Signalflusses
Entsprechend der schematischen Signalflussrichtung (Eingang → Verarbeitung → Ausgang) ist der Ablaufplan
Kritische Signalwege werden minimiert (insbesondere für Hochgeschwindigkeitssignale)
Empfindliche Signale fern von Störquellen (z. B. Schaltnetzteil)
- Symmetrie, Ästhetik und funktionelles Gleichgewicht
Spiegelsymmetrisches Layout für dieselben Funktionsmodule
Gleichmäßige Verteilung der Bauteile auf der Platine (zur Vermeidung von Gewichtsverschiebungen)
Ausgewogene Wärmeableitung und elektromagnetische Verträglichkeit.
2.Professionelles Layout Details
- Funktionaler modularer Aufbau
Strikte Trennung von digitalen und analogen Schaltungen (empfohlener Abstand >5mm)
Getrennte Isolierung für RF-Schaltungen
Zentralisierte Anordnung der Stromversorgungsmodule
- Spezifikation der Sicherheitsabstände
Bauteile vom Platinenrand ≥ 5mm (um Verarbeitungsschäden zu vermeiden)
Zwischen den Chipkomponenten ≥ 2mm (leicht zu reparieren)
Zwischen Hochspannungskomponenten ≥ 8mm (Sicherheitsanforderungen)
- Spezielle Komponentenverarbeitung
Wärmeerzeugende Komponenten:
Gleichmäßige Verteilung zur Vermeidung von Hot-Spot-Konzentrationen
Von hitzeempfindlichen Bauteilen (z. B. Elektrolytkondensatoren) fernhalten
Falls erforderlich, Kühlkörper hinzufügen
Hochfrequenzkomponenten:
So nah wie möglich an der Mitte des Brettes
Von E/A-Anschlüssen fernhalten
Erdungsschutz verwenden
- Anordnung der Entkopplungskondensatoren
0,1μF-Kondensator an jedem Stromanschluss
Layout-Abstand <3mm (idealerweise auf der Rückseite montiert)
Wenn mehrere Kondensatoren parallel geschaltet sind, werden sie von der kleinsten zur größten Kapazität angeordnet.
3. intelligente Verdrahtungsstrategie
- Priorisieren Sie wichtige Signale
Taktsignale:
Stärkere Linienbreite (normalerweise 8-12 mil)
Vollständiger Begleitboden
Vermeiden Sie rechtwinklige Kurven
Differentialsignale:
Streng gleiche Länge (Fehler <50 mil)
Parallele Ausrichtung
Impedanzanpassung
- Verdrahtungstechniken mit hoher Dichte
Ausgehend von BGA und anderen komplexen Bauteilen
Route durch die dichtesten Gebiete zuerst
45° diagonalen Übergang verwenden
- Mehrschichtiges Routing-Schema
Die Stapelung von Schichten wird empfohlen:
Oberste Schicht: kritische Signale
Innere Schicht 1: komplette Grundplatte
Innere Schicht 2: Versorgungsebene
Unterste Schicht: Gemeinsame Signale
Empfehlung für Hochfrequenzsignale:
Ausrichtung der Farbbandlinie (innere Ebene)
Vermeiden Sie Cross-Split-Zonen
Wie man PCBA herstellt
Die Herstellung von Leiterplatten ist ein komplexer und heikler Prozess, der spezielle Kenntnisse und Ausrüstung erfordert. Im Folgenden sind die allgemeinen Schritte für die PCBA-Produktion aufgeführt:
1.Schaltungsentwurf: entsprechend den funktionalen Anforderungen elektronischer Produkte, Entwurf von Schaltplänen und Verwendung professioneller EDA-Software wie Altium Designer usw., Entwurf von Leiterplatten.
2. Herstellung von Leiterplatten: das Design des Schaltplans gedruckte Produktion in eine solide Leiterplatte, die in der Regel durch Photolithographie, Ätzen, Bohren und andere Schritte werden muss.
3.Komponente Beschaffung: entsprechend dem Schaltungsentwurf, Beschaffung der entsprechenden elektronischen Bauteile, einschließlich Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden, Transistoren, integrierten Schaltkreisen und so weiter.
44Bauteilbestückung: die Beschaffung von Bauteilen gemäß den Anforderungen des Schaltungsentwurfs auf der Leiterplatte, die in der Regel mit Hilfe von Bestückungsautomaten und anderen Spezialgeräten durchgeführt werden müssen.
5.Schweißen: Bauteile und Schweißen von Leiterplatten, einschließlich Wellenlöten, Reflow-Löten und anderer Verfahren.
6.Testen: Testen Sie die fertige PCBA, einschließlich visueller Inspektion, elektrischer Tests, Funktionstests usw., um sicherzustellen, dass sie einwandfrei funktioniert und keine Mängel aufweist.
7.Verpackung：Verpackung und Kennzeichnung der geprüften PCBA, einschließlich antistatischer Verpackung, feuchtigkeitsdichter Verpackung usw., um die Sicherheit beim Transport und bei der Verwendung des Prozesses zu gewährleisten.
PCBA-Anwendungsbereiche
Die PCBA-Technologie hat sich in verschiedenen Bereichen der modernen Gesellschaft fest etabliert:
Unterhaltungselektronik: der miniaturisierte Kern von Smartphones und Tablets
Automobilindustrie: Dreh- und Angelpunkt der Elektrifizierung und des intelligenten Fahrens
Medizinische Geräte: die Lebensader der Hochpräzisions-Diagnosegeräte
Industrie 4.0: das Herzstück der intelligenten Fertigungssysteme
Luft- und Raumfahrtindustrie: der technologische Grundstein für hochzuverlässige Ausrüstung
Zukünftige Entwicklungstrends
1) Heterogene Integrationstechnologie
2,5D/3D-Verpackung durchbricht die Beschränkung auf die Ebene
Integration von Silizium-Photonik zur Erhöhung der Übertragungsbandbreite
2. grüne Transformation der Produktion
Popularisierung des bleifreien Verfahrens
Wiederverwertbares Material Anwendung
3. digitaler Zwilling Anwendung
Virtuelles Prototyping beschleunigt die Entwicklung
Intelligente vorausschauende Wartung
Bei der Entwicklung und Herstellung von PCBAs sind die richtige Auswahl und der rationelle Einsatz von elektronischen Bauteilen von entscheidender Bedeutung. Die Konstrukteure müssen die geeigneten Typen und Spezifikationen der elektronischen Bauteile auf der Grundlage der funktionalen Anforderungen der Schaltung, der Leistungsanforderungen und der Kostenerwägungen auswählen. Gleichzeitig müssen auch das Layout der Bauteile, der Lötprozess und die Zuverlässigkeit berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Qualität und Leistung der Leiterplatte den erwarteten Anforderungen entspricht.